Как молочнокислые бактерии способны влиять на здоровье человека

Природой определено, что физическое здоровье человека зависит от молочнокислых бактерий. Эти микроскопические одноклеточные организмы, синтезирующие молочную кислоту, играют решающую роль в усвоении пищи, служат биозащитой и обеспечивают человека продуктами питания. С тех пор как человек понял всю пользу этой группы микробов, идентификация, анализ и выделение чистых культур молочнокислых бактерий стали одними из главных направлений на многих биологических производствах.

История

Человечество использует жизнедеятельность молочных бактерий с давних времен. Сыры, хлеб, вино – все это продукты разложения органики, в результате которого образуется молочная кислота. Эта кислота и сбраживает имеющийся субстрат.

Молоко сбраживают гомоферментативные молочнокислые микроорганизмы (использующие один фермент для реакции брожения), а вино и сыры делают с использованием гетероферментативных молочнокислых бактерий (несколько ферментов).

История исследований и анализа молочнокислых микроорганизмов насчитывает не более ста лет. Нобелевский лауреат в области физиологии и медицины Илья Мечников в первые годы двадцатого века начал активно заниматься выделением, идентификацией и изучением видов болгарской палочки (Lactobacillus bulgaricus).

В результате изучения Мечников определил полезные свойства этого молочнокислого микроба:

• синтез органических соединений, повышающих устойчивость организма к бактериальным и вирусным инфекциям;
• благоприятная среда для активности большинства видов болгарской палочки – кишечник.

Мечников изготовил кисломолочный йогурт с использованием болгарской палочки, и несколько сотен добровольцев в течение нескольких месяцев принимали опытный препарат.

Анализ использования пациентами продукта брожения болгарской палочки показал значительное повышение иммунной устойчивости практически ко всем видам зимних заболеваний. Эффект сохранялся в течение нескольких месяцев после того, как пациент прекращал принимать препарат. Это был прототип современного йогурта.

Польза ацидофильных (молочнокислых) микроорганизмов и бифидобактерий была установлена гораздо позже.

Промышленность

Использование деятельности молочнокислых бактерий в современной пищевой промышленности только начинает свое развитие. Совсем недавно покупателю стали доступны закваски на базе смеси различных видов бактерий.

Современное распространение биопродуктов – далеко не предел возможностей промышленности. Уже сегодня лаборатории работают над идентификацией и изучением деятельности молочнокислых бактерий для их наиболее эффективного использования в пищевой промышленности.

Основные положения ГОСТа для йогурта

Покупатели, которые приобретают йогурты в розничной торговле, а не используют биологические закваски, получают продукт, изготовленный по ГОСТам. Следование ГОСТу – обязательное условие, поскольку любое нарушение режимов хранения и обработки сырья и производственных мощностей может обернуться не только порчей товара, а и бактериальным заражением, которое повлечет пищевые отравления потребителей.

Согласно ГОСТу, йогурты бывают трех видов:

1. Йогурт, выполненный с использованием термофильных стрептококков и болгарской палочки.
2. Биойогурт, в котором необходимо использовать не только перечисленные микроорганизмы, а и ацидофильную палочку или бифидобактерии.
3. Обогащенный йогурт – производится по технологиям, которые позволяют сохранить количество полезных бактерий на 100 г. Отсутствие в обычном йогурте достаточного для поддержания микрофлоры кишечника количества бактерий объясняется тем, что сырье и мощности проходят антибиотическую обработку, что уменьшает состав полезной микрофлоры.

После прохождения технологического цикла приготовления йогурты проходят анализ:

• на соответствие необходимому количеству белка и жира;
• на кислотность;
• на наличие антибиотиков и патогенной микрофлоры.

Перечисленные исследования проводятся по методам, определенным конкретными ГОСТами.

Например, для проверки йогуртов на содержание кишечной палочки необходимо использование ГОСТа 2004 года. В нем указано, какие методы изучения проб и идентификации микрофлоры должны использоваться в пищевой промышленности, чтобы не допустить попадание патогенной микрофлоры в молочнокислые закваски и в готовые продукты.

Нормативы для бактериальных заквасок

Использование сухих бактериальных заквасок только набирает обороты. Их производство пищевой промышленностью не имеет строгой регламентации и может руководствоваться собственными ТУ (техническими условиями).

Однако государство требует, чтобы определенным ГОСТам соответствовали сырье, оборудование, упаковка и т.д. ГОСТам также должны соответствовать методы выделения, анализа и идентификации той микрофлоры, которая входит в состав заквасок.

Например, согласно ГОСТу 2008 года идентификация бифидобактерий в составе сухой закваски производится следующим образом:

1. На основе говяжьей печени изготавливают питательную среду, которую обогащают питательными для бифидобактерий смесями.
2. Среду выдерживают при температуре 37°С двое суток.
3. Стерильными пипетками в пробирки со средой вносят пробы закваски с различной консистенцией бифидобактерий для их развития в благоприятных условиях.
4. Пробирки с бифидобактериями для будущей закваски инкубируются в течение трех суток при постоянной температуре 37°С.
5. Выросшие в пробирках со смесью колонии бифидобактерий имеют У-образную форму. Также бифидобактерии могут принимать форму снежинок или иероглифов.

После идентификации бифидобактерий проводят их анализ и изучают активность в составе закваски. Все дальнейшие манипуляции также производятся в соответствии с ГОСТом. Использование во время лабораторных исследований оборудования и аппаратуры строго регламентировано.

Каждая группа микробов имеет свой регламент выделения. Ацидофильные микробы не могут идентифицироваться по ГОСТу для термофильных стрептококков и т.д.

Основная польза бифидобактерий для нашего организма состоит в том, что в кишечнике они образуют защитную пленку, предохраняющую эпителий от повреждения гнилостной микрофлорой. Также бифидобактерии обеспечивают доступ к клеткам кишечника тех питательных веществ, которые синтезируются лактобактериями.

Популярность спортивного питания на основе гидролизата молочных бактерий и развитие производства этого продукта на основе сывороточного белка вынуждает производителей скрупулезно изучать бактериальные биохимические процессы. Изготовление гидролизата молочных бактерий требует досконального понимания процесса распада белка в кишечнике. Воспроизводство этого процесса в промышленных масштабах при изготовлении гидролизата молочнокислых бактерий еще очень затратно, что отражается на цене продукта.

Другие возможности

Использование регламентированных методов идентификации гомоферментативных молочнокислых бактерий не всегда удобно. Сегодня в лабораториях часто используется метод ПЦР (изучение продуктов полимеразной цепной реакции). Метод ПЦР-идентификации также позволяет производить анализ развития тех или иных микроорганизмов.

Суть метода ПЦР заключается в следующем:

1. Используя фермент (белок, ускоряющий определенную химическую реакцию), исследователь ПЦР добивается того, что реагирующий на конкретный фермент участок нуклеиновой кислоты исследуемого белка многократно копируется.
2. Смесь с ДНК-матрицей нагревается до определенной температур, чтобы ее цепи разошлись (стадия ПЦР – денатурация).
3. После расхождения цепей в смесь добавляют ПЦР-праймеры (синтезированные органические соединения, которые могут вступать в реакции только с определенной нуклеиновой кислотой) и охлаждают смесь, чтобы праймеры смогли вступить в реакцию с матрицей.
4. После того как праймер стал частью ДНК-матрицы, ПЦР реакция выходит на следующую стадию – элонгация. Во время ПЦР-элонгации осуществляется синтез ДНК (молекула самокопируется) на базе праймера.
5. Полученную по результатам ПЦР-исследования смесь в бактериологических исследованиях используют как для идентификации прокариотов, так и для анализа их жизнедеятельности и развития.

Метод ПЦР сегодня распространен в клеточной биологии, поскольку только благодаря ему можно выяснить качественные показатели тех белков, которые формируют органическую материю.

Микроорганизмы для хлебопечения

В промышленном хлебопечении используются не бактерии, а дрожжи. Дрожжи – эукариотические одноклеточные организмы, которые, кроме выпечки, используются в пивоварении.

Пекарские дрожжи используются для низкотемпературного и для высокотемпературного брожения. Одна и та же группа диких дрожжей дает разные штаммы дрожжей, способных бродить при температурах от 14 до 25°С, а также от 6-10°С.

От особенностей дрожжей зависит вкус пива, его консистенция и крепость. В основном все штаммы дрожжей прекращают свою активность, если процент спирта превышает 10%.

В домашней выпечке также используются дрожжи, но качественное тесто получается и на основе продуктов бактериального молочнокислого брожения.

Как показывает анализ, проведенный в рамках микробиологических исследований, отказ от дрожжей в пользу бактериальных молочнокислых заквасок значительно улучшает состояние здоровья человеческого организма.

Наличие в организме продуктов жизнедеятельности грибка (дрожжей) может стать причиной таких грибковых заболеваний, как кандидоз. Анализ редуктазной активности дрожжей свидетельствует о том, что они способны образовывать биологические пленки. Редуктазная активность дрожжей в организме человека может спровоцировать гормональные сбои, что негативно отражается на общем состоянии.

Во избежание воздействия редуктазной активности на отдельные органы и системы организма рекомендуется нормировать употребление продуктов с высоким содержанием концентратов брожения дрожжей.